Charakterizácia vlastností stavebných materiálov s použitím DVS (dynamická sorpcia pár) od spoločnosti Surface Measurement Systems

Obr. 1: Zariadenia na charakterizáciu dynamickej sorpcie pár od spoločnosti Surface Measurement Systems (zľava DVS ADVENTURE, DVS RESOLUTION, DVS ENDEAVOUR)

Interakcia vodnej pary (vlhkosť) s pevnými materiálmi má vplyv na celý rad priemyselných odvetví a materiálov vrátane liečiv, potravín a obalových materiálov. Najmä, ak sa jedná o stavebné materiály, je sorpcia vlhkosti kritickým faktorom a má významné dôsledky na vlastnosti cementu, dreva, izolačných materiálov a vlákien. Poškodenie vlhkosťou je významným faktorom obmedzujúcim samotnú životnosť budov. Rovnako difúzia vlhkosti cez vonkajšiu konštrukciu budovy môže mať významný vplyv na kvalitu vnútorného ovzdušia a zaťaženie klimatizácie. Použitie automatických gravimetrických zariadení na štúdium sorpcie pár na pevných látkach sa stáva bežnou praxou v mnohých priemyselných odvetviach. Tento prehľad popisuje meranie dynamickej sorpcie pár (DVS) použitej na skúmanie dvoch rôznych druhov cementov používaných v stavebníctve.

Meranie kinetiky sorpcie vlhkosti dvoch typov cementov s použitím DVS

Úvod

Dôležitým faktorom pri dlhodobom uskladnení cementu je rýchlosť sorpcie vlhkosti cementu pri špecifických podmienkach uskladnenia. Tradične sa vykonáva uskladnenie cementu vo veľkých kontajneroch, ktoré sa pravidelne vážia v rozmedzí mesiacov alebo rokov. Štúdium vplyvu vlhkosti na porézne stavebné materiály, ako je cement, je dôležité aj z hľadiska zlepšenia jeho vlastností. Pre tento materiál je koncentrácia pár a teplota považované za hlavné princípy chápania transferu vlhkosti. Voda má schopnosť narušiť mechanické vlastnosti materiálu a tým aj znížiť jeho životnosť.

Metodika

Kinetika sorpcie vodnej pary bola meraná s použitím automatického gravimetrického analyzátora DVS pri teplote 40°C a relatívnej vlhkosti 95%. Použité množstvo vzorky bolo približne 30 mg.

Výsledky

Dva rôzne cementové prášky (cement 1 a cement 2) boli vystavené 95% relatívnej vlhkosti pri 40°C a vzorka bola pozorovaná v závislosti od času. Vzorky boli najskôr vysušené v prúde dusíka počas 1 hodiny pri teplote 40°C. V oboch prípadoch vykazujú vzorky cementu veľmi malú stratu vlhkosti po vysušení (<0.1%). Výsledky zreteľne ukazujú rýchlu sorpciu vlhkosti v prípade vzorky - cement 1 v porovnaní so vzorkou - cement 2, ktorá vykazuje pomerne dlhú indukčnú dobu a sorpcia vlhkosti je nízka. Vzorka - cement 1 vykazuje jemné rozdiely v sorpčnej kinetike nad 11% obsahom vlhkosti, čo naznačuje prítomnosť možných komplexotvorných reakcií. Obe vzorky nedosiahli rovnováhu a po 2 dňoch merania, vzorka - cement 1 absorbovala približne 16% vlhkosti a vzorka - cement 2 približne 12% vlhkosti. Aj keď vzorky nedosiahli rovnováhu, zo závislosti je jasne vidieť rozdiel medzi porovnávanými vzorkami cementu.

Zhrnutie

Dynamická sorpcia pár (DVS) môže byť použitá na štúdium kinetiky sorpcie vlhkosti v stavebných materiáloch ako je napríklad cement, a porovnať ich správanie za rôznych podmienok uskladnenia. Z nameraných údajov môžeme tvrdiť, že vzorka - cement 2 má v porovnaní so vzorkou - cement 1 dlhšiu životnosť počas skladovania. Štúdium je vhodné pre široké spektrum stavebných materiálov, ktoré je možné testovať pri rôznych teplotných a vlhkostných podmienkach.